DCG für 0...48V

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Oliver
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DCG für 0...48V

Beitrag von Oliver » 26.12.2021, 18:54

Hallo,

im Artikel zum DCG-Modul wird erwähnt, dass es Hardwaretechnisch einfach sei ein DCG-Modul für einen Ausgangsspannungsbereich von 0 bis 48V zu realisieren. Es sind lediglich zwei Widerstände entsprechend zu ändern.

Wie groß ist der hierfür erforderliche Aufwand die Firmware, sowie die EPROM-Parameter entsprechend zu modifizieren ? Die Spannungsbereiche sollten entsprechend angepasst werden. Zur Spannungsversorgung schwebt mir ein DCP-Modul mit einem symmetrischen Ringkerntravo vor.

Gruß

Oliver

psclab38
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Re: DCG für 0...48V

Beitrag von psclab38 » 26.12.2021, 23:20

Wie groß ist der hierfür erforderliche Aufwand die Firmware, sowie die EPROM-Parameter entsprechend zu modifizieren? Die Spannungsbereiche sollten entsprechend angepasst werden.
Die Formeln für die EPROM-Parameter stehen im dcg.c der C-Firmware, relativ am Anfang, getrennt für die 12bit und 16-bit Variante.
M. E. sind nur die Parameter zu ändern, keine Codeänderung nötig.

Oliver
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Re: DCG für 0...48V

Beitrag von Oliver » 28.12.2021, 17:28

Hallo,

vielen Dank für die Antwort ! Der Änderungs-Aufwand scheint sehr gering zu bleiben. Sieht alles sehr schön übersichtlich aus. Die EPROM-Datei enthält für mich unleserlichen Code. Da kann ich erst einmal nichts ändern. Ich dachte, die EPROM-Datei würde die ganzen Parameter enthalten.
In der dcg.c werden anfangs zunächst einmal viele Parameter definiert. Der Block beginnt da mit "#ifdef Default_Params_16Bit". Ich entdecke da zunächst einmal die Zeile ".MaxVoltage = {12.1, 30.0}". Ist das schon alles, was ich da ändern muss ?
Der Wert 12.1 schaltet vermutlich die Relays auf dem DCP um ? Den müsste ich dann auf 24.1 ändern und 30.0 auf 48.0 für die maximale Ausgangsspannung von 48 V. Wäre das dann schon alles ? Dann die dcg.c neu compilieren und die dcg.h ersetzen. An den anderen Dateien brauche ich dann nichts zu ändern ?

Gruß

Oliver

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Re: DCG für 0...48V

Beitrag von psclab38 » 28.12.2021, 21:11

Hallo Oliver,

die C-Firmware hat keine EEPROM Datei mit Inhalt. Man programmiert nur das Hex-File in den ATMEL, die Firmware schreibt dann beim ersten Start die Default EEPROM Daten selbst. Die angesprochenen zu ändernden Parameter setzt Du dann ganz normal über das serielle Interface.

Natürlich KANNST Du die geänderten Parameter auch im Code hinterlegen und neu compilieren. MUSST Du aber nicht unbedingt.

Du sagst uns aber bitte erst mal, welche Widerstände Du ändern mußt.Wenn Du nicht weißt, was ich meine: Die Skalierung der ADC/DAC mit der Standard-Bestückung reicht nicht bis 48V (sondern nur bis 36V, wenn ich mich recht erinnere).

Danach rechnen wir gemeinsam aus, was in die Parameter rein soll.

Oliver
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Re: DCG für 0...48V

Beitrag von Oliver » 28.12.2021, 22:49

Hallo,

herzlichen Dank für die Antwort.
Lt. Artikel dreht sich alles um den mit U5 aufgebauten Differenzverstärker. Die Ausgangsspannung wird ermittelt und durch 3 geteilt. Mit R20 und R23 lässt sich der Faktor dann z.B. auf den Faktor 4 erhöhen; in dem man R20 und R23 auf 7,5 kOhm ändert. Damit ließe sich die maximale Ausgangsspannung auf 12 x 4 = 48V erhöhen.
Schlussendlich sollen die Parameter mit dem OPT-Befehl an die geänderte Schaltung angepasst werden. Hoffentlich funktioniert das so einfach wie es sich ließt. Ich muss mir dazu erst einmal die genaue Syntax erarbeiten. Wenn ich das richtig verstehe werden die neuen Parameter ins EEPROM geschrieben und bleiben dann auch nach dem Abschalten der Spannungsversorgung erhalten. Das geniale am DCG ist, dass die maximale Ausgangsspannung praktisch nur durch die Beschaltung des Differenzverstärkers bestimmt wird.
Mit dem OPT-Befehl muss ich mich erst einmal vertraut machen und dann brauche ich die Werte der Parameter, die geschrieben werden sollen. Dass das alles möglich sein soll, ohne die Firmware neu zu compilieren beeindruckt mich. Gerade Heute hatte ich 7,5kOhm-Widerstände mit 0,1% Toleranz und TK25 im Briefkasten. Die kann ich gut für R20 und R23 verwenden.

Gruß

Oliver

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Re: DCG für 0...48V

Beitrag von psclab38 » 29.12.2021, 04:01

Lt. Artikel dreht sich alles um den mit U5 aufgebauten Differenzverstärker. Die Ausgangsspannung wird ermittelt und durch 3 geteilt. Mit R20 und R23 lässt sich der Faktor dann z.B. auf den Faktor 4 erhöhen; in dem man R20 und R23 auf 7,5 kOhm ändert.
wenn R20=R23=7k5, und R21=R22=10k dann ist OPT3=4

Das Ändern von EEPROM-Parametern geht so:
X:WEN=1! (einmaliges Aufheben der Schreibsperre im EEPROM)
X:OPT3=4! (dann den jeweiligen Parameter setzen)

Das X ist musst Du durch die Adresse Deines Moduls ersetzen. Die C-Firmware verlangt die Adresse.
Wenn ich das richtig verstehe werden die neuen Parameter ins EEPROM geschrieben und bleiben dann auch nach dem Abschalten der Spannungsversorgung erhalten.
Genau.

also dann wären das die Änderungen (immer mit "X:WEN=1" davor):
X:OPT3=4! (InitGainOut, Gain Sense-Differenzverstärker, (R21/R20) mit R23=R20 und R22=R21)
X:OPT6=48! (Umax maximale Ausgangsspannung für CheckLimits)
X:OPT18=16.1! (SwitchU, DAC-Umschaltpunkt Low/High-Bereich in Volt (Uoutmax ADC * InitGainOut))
X:OPT20=24! (obere Relais-Umschaltspannung)

... siehe offizielle "Syntax.pdf"

Den Parameter OPT19 (untere Relais-Umschaltspannung) brauchst Du nicht setzen, der wird ignoriert. Die C-Firmware verwendet eine fixe Hysterese von einem halben Volt. Du bräuchtest ihn nur in der Original-Pascal Firmware; der fehlt aber ein Bugfix.

Oliver
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Re: DCG für 0...48V

Beitrag von Oliver » 29.12.2021, 18:24

Hallo,

vielen Dank für die Hilfe ! Jetzt ist alles klar. So wird das dann auch mit 0 bis 48-v Ausgangsspannung klappen.
Vielen lieben Dank.

Noch einmal zur oberen Relais-Umschaltspannung: Soll es die Hälfte der Ausgangsspannung oder die Mitte der Trafospannung sein.
Ich frage mich gerade, ob ein Trafo mit 2x25V ausreicht oder ob ich einen mit 2x30V nehmen muss.

Gruß

Oliver

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Re: DCG für 0...48V

Beitrag von psclab38 » 30.12.2021, 21:27

Noch einmal zur oberen Relais-Umschaltspannung: Soll es die Hälfte der Ausgangsspannung oder die Mitte der Trafospannung sein.
Wie heißt es so schön: das kommt darauf an.
Die Umschaltspannung kannst Du im Prinzip frei einstellen.
Ich frage mich gerade, ob ein Trafo mit 2x25V ausreicht oder ob ich einen mit 2x30V nehmen muss.
Das ist vielleicht die Frage, die Du zuerst beantworten mußt. Im Prinzip hängt es von diesen Parametern ab:
- der Trafo hat Innenwiderstand und wird unter Last weniger Spannung liefern als im Leerlauf
- der Brückengleichrichter nimmt Spannung weg
- die Kapazität und der ESR des Ladeelkos bestimmt, wie tief die Spannnung am Regeleingang in jeder Ladeperiode absinkt.
- die Regelschaltung braucht einige Volt über der maximalen Ausgangsspannung um korrekt zu regeln, das hängt auch vom Ausgangsstrom ab.
- Du musst Netzspannungsschwankungen berücksichtigen (primär 230V -10%)
- Nebenbei: Du musst die maximale Verlustleistung berücksichtigen (bei primär 230V +15%) bei maximalem Ausgangsstrom und niedrigster Ausgangsspannung

Also: bei niedrigster Netzspannung, höchster Ausgangsspannung und maximalem Ausgangsstrom muss die minimale Spannung der Ladeperiode am Elko noch geschätzt 5-7V (bitte messen/testen, das hab ich jetzt nur geschätzt) höher liegen als die Ausgangsspannung.

Schau Dir vielleicht den Power-Supply-Designer 2 (PSUD2) dazu an. Der ist zwar in erster Linie für Röhrenverstärker gedacht, sollte aber auch hier anwendbar sein und zum Verständnis beitragen.
Die richtige Auslegung eines Trafos ist nicht ganz trivial, man unterschätzt die Technik dahinter schnell. Beispielsweise wird der Elko ja nur in einer kurzen Zeitspanne pro Periode und nicht dauernd geladen. Die dabei fließenden Ströme sind aber viel höher als der Ausgangstrom.

Nur noch als Hinweis, damit das nicht untergeht: Im Leerlauf hast Du bei nominal 30V*2*1,4 ca. 85V am Elko, bei +15% primär knapp 100V. Das ist schon weit im gefährlichen Bereich und ich weiß außerdem nicht, ob die Standard Bauteildimensionierung des DCG das abkann. Sei Dir des Risikos bewußt und lass lieber die Finger davon.

Oliver
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Re: DCG für 0...48V

Beitrag von Oliver » 01.01.2022, 17:57

Hallo,

vielen Dank für die Hinweise !
Im Artikel liest sich das so einfach, als ob mit dem Tauschen von 2 Widerständen hardwaretechnisch alles erledigt sei. Ganz so einfach ist es dann aber dann doch nicht: Es fängt schon mit den zwei Glättungselkos auf dem DCP-Modul an. C16 und C17 sind nur für maximal 50V ausgelegt. Für einen Transformator mit 2x 25V oder gar 2x 30V wäre das zu wenig. 100V auf der DCG-Platine wären kritisch. Dafür ist die Platine nicht ausgelegt.

Gruß

Oliver

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Re: DCG für 0...48V

Beitrag von Oliver » 15.01.2022, 11:37

Hallo,

ich bin noch ein wenig traurig, daß sich ein DCP/DCG für den gewünschten Spannungsbereich nicht so einfach realisieren lässt. Dazu müsste ich komplett neue Platinen layouten und spannungsfestere Bauteile organisieren... Das wäre relativ aufwändig.
Zum Glück hat da cm auch vorgesorgt und eine Alternative entwickelt: Das HVO50; wie gewünscht generiert es einen Ausgangsspannungsbereich von 0 bis 50 V und wird hierzu vom ADA-Modul angesteuert. Wem das immer noch nicht reicht kann zum HVO100 greifen. Wer gerne mit Röhren experimentiert und sich noch höhere Spannungen wünscht wird mit dem HVG500-2 die ideale Lösung hierfür finden.
So schön diese Ct-Lab-Projekte auch sind gibt es Nachteile: Zunächst einmal existiert keinerlei Dokumentation und leider kein Ct'-Artikel. Fertigbausätze existieren nicht. O.K. es wäre durchaus möglich die benötigten Teile zu organisieren ! Das größte Hindernis für mich ist im Moment, dass ich z.Zt. keine Möglichkeit habe Platinen zu ätzen oder fräsen. Immerhin gibt's bei cm fix und fertige Platinenlayouts.
Existieren Fertigungsfirmen die mit so einem Layout bezahlbare Platinen fertigen können ? Bisher habe ich meine Platinen immer im PCB-Pool fertigen lassen. Das funktioniert ganz gut, aber dafür bräuchte ich ein komplettes Target-Explorer-Projekt. Die fertigen Platinenlayouts lassen sich vermutlich nicht so einfach in den Target-Explorer importieren.Hat Jemand von Euch eine Idee, wie ich mit fertigen Layout zur fertigen Platine gelange ?

Gruß

Oliver

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Re: DCG für 0...48V

Beitrag von psclab38 » 22.02.2022, 23:04

Bei Kicad lassen sich Bitmaps mit dem Tool Bitmap2Component konvertieren und dann z.B in den Layer ECO1 oder ECO2 importieren. Dann kann man versuchen, die Layouts mit Leiterbahnen "nachzuzeichnen". Ist aber sicher auch recht mühselig.

Ich hab's aber nicht ausprobiert. Ob das auch bei Target geht, weiss ich nicht.

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